Waarom worden lithium-ion autobatterijen voor startdoeleinden nog niet breed ingezet?

Dus, als we het hebben over autoaccu's, moeten we begrijpen dat we het hebben over startaccu's, de vitale organen die helpen bij het opstarten en het leveren van stroom voor uw goede oude voertuigen met verbrandingsmotor. Deze zijn toegevoegd aan de grote tractiebatterij die elektrische voertuigen gebruiken voor zowel actieradius als vermogen. Hoewel Li-Ion-technologie steeds vaker wordt gebruikt voor een breed scala aan toepassingen, is deze nogal ongebruikelijk wat betreft startaccu's voor auto's. In dit artikel wordt ingegaan op de grotere context daarvan, waarbij de technologische, economische en logistieke aspecten worden onderzocht die ervoor zorgen dat lithium-ionaccu's niet wijdverspreid worden ingezet in dit domein.

Wat doen startaccu's in auto's?

De soort startaccu's die u in motorvoertuigen aantreft, is ontworpen om een korte stroomstoot te leveren, net genoeg om de motor op gang te brengen en de verbranding te starten. Ze moeten ook optimaal presteren ongeacht de weersomstandigheden — van vrieskoude winters tot verzengend hete zomers — en goed samenwerken met de elektronica van het voertuig. Het starten van de motor heeft, in tegenstelling tot EV-accu's die zorgvuldig zijn geoptimaliseerd voor energiedichtheid (voor lange afstanden), volledig andere eisen: vermogensdichtheid en levensduur bij hoge vermogenscycli. Dit punt is belangrijk, omdat hiermee de referentienorm wordt vastgesteld waaraan elke concurrerende accutechnologie die deze functies wil overnemen, zal worden gemeten. De lithium-iontechnologie is over het algemeen rijp, maar loopt direct tegen een reeks problemen aan wanneer deze wordt ingezet voor dergelijke toepassingen, waarop we hieronder nader ingaan.

Technologische en prestatiebeperkingen

De lithium-ionbatterij wordt gebruikt en vervangt daarmee de traditionele loodzuuraccu; deze heeft een hogere energiedichtheid en is lichter van gewicht. Voor veel toepassingen zijn deze voordelen echter minder relevant. Een andere vraag is hoe ze presteren bij hoge en lage temperaturen. In een koud klimaat kunnen lithium-ioncellen problematisch zijn, omdat ze slechts een beperkt aantal startamperes leveren, wat onvoldoende kan zijn om het voertuig te starten. Loodzuurbatterijen daarentegen blijven ook in dergelijke omstandigheden krachtig en kunnen altijd stroom leveren, zelfs wanneer het koud is. Bovendien vereist de hierboven genoemde lithium-ionbatterij ingewikkelde spanningsbewaking ter voorkoming van overladen en/of systemen die ontlading voorkomen wanneer deze wordt opgeladen via laadmiddelen in een voertuig waarvoor dit niet is voorzien, bijvoorbeeld doordat dat voertuig slechts eenvoudige loodzuurdetectoren nodig heeft. Lithium-ionbatterijen moeten ook nauwlettend worden gecontroleerd en beheerd, anders kunnen ze beschadigd of vernietigd raken, wat nog meer complexiteit en kosten met zich meebrengt.

Economische en veiligheidsaspecten

Prijs is een ander probleem bij lithium-ion startaccu's. Deze zijn aanzienlijk duurder in productie dan loodzuuraccu's, die profiteren van tientallen jaren aan verfijning en schaalvoordelen. Zelfs tegen die prijs zijn loodzuuraccu's slechts net voldoende voor de meerderheid van eindgebruikers en producenten. Veiligheid is een andere cruciale factor. Lithium-ionaccu's zijn gevaarlijk of mogelijk onveilig als de accu doorboord raakt, wordt opgewarmd of kortsluiting vertoont. Dit is ook een van de redenen waarom loodzuuraccu's, hoewel zeker niet volledig veilig, veiliger/stabielere prestaties leveren bij extreme (automobiele) toepassingen. Vanwege deze factoren zijn lithium-ionaccu's economisch en op veiligheidsgebied slecht geschikt voor massale toepassing als startaccu.

Algemene verspreiding van loodzuuraccu's

Er is een reden waarom de loodzuuraccu al meer dan 100 jaar wordt gebruikt als startaccu in de auto-industrie. Ze zijn zeer betrouwbaar en kunnen de hoge stroom leveren die nodig is om een motor te starten, zonder ernstige achteruitgang bij ontlading. Bovendien is de technologie rijp; er zijn al productie- en recyclingprocessen die de meeste materialen terugbrengen naar de kringloop, wat volgens gepubliceerd onderzoek duurzaam is. Daaraan gekoppeld is het feit dat loodzuuraccu's goed passen binnen bestaande voertuigarchitecturen en blijken te zijn wat niet vraagt om grote systeemwijzigingen in dingen als laadstations of elektrische infrastructuur. Uiteraard is ook de eenvoud waarmee ze in andere technologieën en installaties kunnen worden geïntegreerd, samen met hun lage kosten, een voor de hand liggende keuze. Kortom, de auto-industrie heeft weinig te winnen bij overstap naar lithium-ion voor het starten van motoren, zeker wanneer de gevestigde loodzuurtechnologie al voldoende zekerheid biedt aan de consument.

Toekomstige kansen en brancheontwikkelingen

Dat zou op termijn allemaal anders kunnen zijn voor startaccu's, maar verwacht dat deze veranderingen marginaal zullen zijn. Die beperkingen worden echter steeds beter hanteerbaar dankzij vooruitgang in lithium-ion-chemieën, inclusief updates van de verschillende varianten van lithium-ijzerfosfaatderivaten die ze veiliger en/of kosteneffectiever maken. Maar de technologie zou moeten evolueren, en de industriepraktijken en consumenten zouden zich daaraan moeten aanpassen, zeggen sectoranalisten. Naarmate voertuigen meer elektronische functies introduceren en overstappen op hybridisering, kan de vraag naar startaccu's veranderen, wat mogelijk een opening creëert voor lithium-ion. Maar lood-zuuraccu's zullen op korte termijn de belangrijkste technologie blijven, omdat ze beschikken over een gevestigde infrastructuur en economische voordelen bieden. De transitie naar nieuwe technologieën zal een mengelmoes zijn van creatie en functionele noodzaak.

Kort gezegd zijn li-ion autobatterijen niet wijdverspreid in start-stoptoepassingen vanwege prestatiebeperkingen en kosten, veiligheidskwesties en de zeer sterke bestaande basis van loodzuurtechnologie. Li-ion is een veelbelovende technologie voor andere toepassingen, maar is tot nu toe relatief weinig gebruikt voor het traditionele starten van auto's. Deze uitgangspunten verklaren waarom innovatie nog steeds wordt ontwikkeld in andere sectoren, terwijl beproefde oplossingen worden overwogen voor de automobielsector.